KMnO4 Struttura e caratteristiche (13 fatti importanti)

KMnO₄ oppure per la titolazione redox si utilizza permanganato di potassio avente un peso molecolare di 158.034 g/mol. Discutiamo di KMnO₄ in dettaglio.

KMnO₄ è un forte agente ossidante, può essere facilmente ossidato da molte specie e subire un'autoriduzione per trasferimento di elettroni. La parte contro anione è anche un forte agente ossidante, Mn è attaccato dai quattro atomi di O in una parte tetraedrica. È un cristallo ortorombico di colore viola nerastro.

KMnO₄ è utilizzato principalmente nella titolazione di acido ossalico come a auto-indicatore, in quanto contiene caratteristiche di colore rosa. Ora in questo articolo, dobbiamo conoscere l'ibridazione, la struttura di Lewis, l'angolo di legame, la polarità e l'acidità del KMnO₄ con adeguata spiegazione.

1. Come disegnare il KMnO₄ struttura?

La struttura lewis di qualsiasi molecola può predire la forma molecolare e contare gli elettroni di valenza. Ora impariamo come disegnare la struttura lewis di KMnO₄ in pochi passi.

Contando gli elettroni di valenza totali

1^st step conta il numero totale di elettroni di valenza per qualsiasi molecola mentre disegna la sua struttura lewis. Il numero totale di elettroni di valenza per KMnO₄ sono 32 compresi gli elettroni di valenza dei quattro atomi di O e rispettivamente un atomo di K e Mn. Li aggiungiamo solo insieme.

Scegliere l'atomo centrale

Un passaggio molto importante per disegnare la struttura lewis della molecola è scegliere gli atomi centrali tra tutti gli atomi. Il Mn è selezionato come atomo centrale per il KMnO₄. Perché ha una dimensione maggiore ed è anche un atomo elettropositivo, quindi può contenere tutti gli atomi costituenti che lo circondano.

Soddisfacente l'ottetto

 In ogni molecola, dobbiamo controllare l'ottetto di ogni atomo. Nel KmnO₄, Mn ha completato il suo ottetto creando legami con O tramite la condivisione di elettroni. Ciascun atomo di O forma due legami con Mn per condividere due elettroni e completare il suo ottetto. Anche l'elemento di blocco s K condivide anche il suo elettrone con O per completare anche il suo ottetto.

Soddisfare la valenza

Durante la formazione del legame per completare l'ottetto, ogni atomo dovrebbe essere soddisfatto dalla sua valenza stabile. Mn ha valenza stabile 7 e crea sette legami con quattro atomi di O. O è formato da due legami per soddisfare la sua divalenza e K crea un solo legame poiché è stabile per la sua monovalenza.

Assegna le coppie solitarie

Dopo che il legame richiesto si è formato tra l'atomo, alcuni hanno più elettroni in eccesso nel guscio di valenza. Quegli elettroni esistono come coppie solitarie su quel particolare atomo e partecipano alle altre reazioni aggiuntive. Nel KMnO₄ molecola, solo ogni O contiene due coppie di coppie solitarie.

2. KMnO₄ elettroni di valenza della struttura

Gli elettroni presenti nell'orbitale più esterno degli atomi sono chiamati elettroni di valenza, che sono coinvolti nella formazione del legame con altri. Ora conta gli elettroni di valenza di KMnO₄.

Il numero totale di elettroni di valenza per KMnO₄ molecola è 32 e per K, Mn e quattro atomi O gli elettroni di valenza insieme sono lo stesso numero, quindi possiamo dire che gli elettroni di valenza della molecola sono la somma degli elettroni di valenza di ciascun atomo presente in quella molecola.

• Gli elettroni di valenza per K sono 1 (appartiene al gruppo IA)
• Gli elettroni di valenza per Mn sono 7 (appartengono all'elemento del blocco d)
• Gli elettroni di valenza per ogni atomo di O sono 6 (appartengono al gruppo VIA)
• Ora, elettroni di valenza totali per KMnO₄ sono 1+7+ (4*6) = 32

3. KMnO₄ struttura delle coppie solitarie

Le coppie solitarie partecipano alla reazione aggiuntiva ma non alla formazione del legame, presente negli elettroni di valenza. Contiamo le coppie solitarie totali di KMnO₄.

Ci sono un totale di 8 coppie di coppie solitarie presenti sul KMnO₄. Tutte le coppie solitarie provengono solo dal sito O. O contiene sei elettroni di valenza e tra questi, solo due vengono utilizzati nella formazione del legame, quindi i restanti quattro elettroni esistono come coppie solitarie su O. K e Mn hanno zero coppie solitarie qui.

• le coppie solitarie sono calcolate dalla formula, coppie solitarie = numero di elettroni presenti nell'orbitale di valenza – numero di elettroni partecipano alla formazione del legame.
• Le coppie solitarie su Mn sono 7-7 = 0
• Le coppie solitarie sulla K sono 1-1 = 0
• Le coppie solitarie su ciascun atomo di O sono 6-2 = 4
• Quindi, le coppie solitarie totali presenti su KMnO₄, dove sono presenti quattro atomi di O, 4*2 = 8 coppie o 16 coppie solitarie di elettroni.

4. KMnO₄ forma della struttura

La forma della molecola è determinata dal corretto orientamento dell'atomo centrale e gli atomi circostanti evitano la repulsione. Prevediamo la forma del KMnO₄.

La forma della molecola per KMnO₄ è tetraedrico che può essere mostrato nella tabella seguente.

La teoria VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion) decide la geometria della molecola. L'AX₄ il tipo di molecola ha una geometria tetraedrica o un pianificatore quadrato. Ma nella geometria tetraedrica, c'è meno repulsione sterica rispetto al pianificatore quadrato perché il loro angolo di legame è più alto.

5. KMnO₄ angolo della struttura

L'angolo di legame è formato dagli atomi costituenti mediante il loro corretto orientamento nella geometria adottata. Calcoliamo l'angolo di legame per KMnO₄.

L'angolo di legame perfetto per KMnO₄ la molecola tetraedrica è 109.5⁰ secondo la teoria VSEPR, per l'angolo di legame la molecola tetra coordinata esiste senza repulsione sterica, altrimenti ci sarà molto affollamento sterico in arrivo. Per evitare la repulsione sterica, la molecola tetraedrica crea quell'angolo di legame.

• possiamo anche calcolare il valore dell'angolo di legame in base al valore di ibridazione dell'atomo centrale.
• La formula dell'angolo di legame secondo la regola di Bent è COSθ = s/(s-1).
• L'atomo centrale Mn è sd³ ibridato, quindi il carattere s qui è 1/4^rd
• Quindi, l'angolo di legame è, COSθ = {(1/4)} / {(1/4)-1} =-( 1/3)
• Θ = COS^-1(-1/3) = 109.5⁰

6. KMnO₄ La struttura ibridazione

L'orbitale d di Mn e l'orbitale p di O non sono compatibili per il legame, quindi subiscono l'ibridazione per un corretto legame. Vediamo l'ibridazione di KMnO₄.

L'atomo di Mn centrale nel KMnO₄ è SD³ ibridato, che può essere confermato dalla tabella seguente,

• Ora possiamo calcolare l'ibridazione di Mn con la formula, H = 0.5(V+M-C+A),
• Quindi, l'ibridazione di Mn centrale è, ½(4+4+0+0) = 8 (sd³)
• Un s orbitale e tre d orbitali di Mn sono coinvolti nell'ibridazione.
• Il doppio legame e le coppie solitarie non sono inclusi nell'ibridazione.
• Il valore dell'angolo di legame ha confermato anche il valore di ibridazione del Mn.

7. KMnO₄ solubilità

La solubilità di KMnO4 dipende dall'energia di dissociazione del legame tra Mn e atomi di O a doppio legame. Verifichiamo se è solubile in acqua o meno.

KMnO₄ è solubile in acqua perché può essere soggetto a idrolisi per rottura del doppio legame Mn e O. Il d_π -p_π i legami tra O e Mn non sono così forti, quindi possono essere rotti dall'energia di idratazione e dissociata in una molecola d'acqua. Ma la solubilità di KMnO₄ non è così alto in acqua.

Oltre all'acqua può essere solubile in

• Acido inorganico forte come HCl,
• Una molecola organica non polare come CCl₄ ecc.

8. È KMnO₄ solido o liquido?

Lo stato fisico di KMnO₄ dipende dalla forza del legame e dagli atomi costituenti in esso presenti ad una particolare temperatura. Vediamo se è solido o meno.

KMnO₄ è una molecola solida, si presenta come una molecola cristallina viola-nera perché nella molecola sono presenti tre doppi legami quindi la molecola è molto forte e dura. Inoltre, la sua struttura reticolare contiene un cristallo ortorombico che è di natura molto forte, quindi esiste come un solido.

Sebbene sia solido, la sua energia di idratazione è superiore all'entalpia di legame e può essere liquefatto a una temperatura più elevata può essere liquefatto.

9. È KMnO₄ polare o non polare?

La polarità del KMnO₄ dipende dalla struttura che adotta e anche dalla differenza di elettronegatività tra Mn e O. vediamo se è polare o meno.

KMnO4 è una molecola polare perché adotta una geometria tetraedrica asimmetrica attorno al Mn centrale. Per questo motivo, il momento di dipolo tra O e Mn non si annulla e c'è un momento di dipolo risultante che sarà presente. Inoltre, è stata osservata la differenza di elettronegatività tra O e Mn.

 Anche l'angolo di legame gioca un ruolo significativo nella polarità della molecola. A causa di quell'angolo di legame e della differenza elettronegativa, la molecola è polare.

10. È KMnO₄ acido o base o sale?

Affinché una molecola solida controlli la sua acidità dobbiamo solubilizzarla in acqua e quindi controllare il pH della soluzione. Vediamo se KMnO₄ è acido o no.

La soluzione acquosa di KMnO₄ non è né acido né basico, è neutro perché non c'è protone acido o OH basico^- non presente all'interno della molecola, quando viene ionizzata si forma appena uno ione permanganato insieme al catione di potassio. Entrambi gli ioni sono di natura neutra in base all'acidità. Quindi, è un sale neutro.

Può comportarsi come sale piuttosto che come acido o base ma nella soluzione è ancora di natura neutra.

11. È KMnO₄ elettrolita?

La natura della sostanza quando mostra elettroliti dissociati in ioni che trasportano elettricità attraverso la soluzione. Vediamo se KMnO₄ è un elettrolita o no.

Il KMnO₄ è un elettrolita forte perché può essere dissociato in due ioni altamente conduttivi uno è K⁺ e l'altro è permanganato. Gli ioni permanganato sono più stabili e altamente conduttivi a causa della loro natura risonante. K⁺ ha una maggiore mobilità e una maggiore densità di carica per trasportare l'elettricità molto velocemente.

12. È KMnO₄ ionico o covalente?

La natura del legame del KMnO₄ dipende dalla condivisione degli elettroni e dalla regola di polarizzabilità di Fajan. Vediamo se è ionico o covalente.

KMnO₄ è una molecola covalente perché il legame tra di loro è formato dall'ibridazione dell'atomo di Mn centrale e condivide anche gli elettroni attraverso l'ibridazione degli orbitali d e s. Ma il legame formato da O e K dall'interazione ionica e dall'interazione è molto forte.

D'altra parte, a causa della polarizzabilità della regola, contiene anche una certa % di caratteri ionici e ci sarà un'interazione ionica presente ione potassio e ione permanganato.

13. È KMnO₄ un composto inorganico?

Una molecola è inorganica dipende da quali atomi sono presenti nella molecola se si tratta di C o di altri elementi. Vediamo se KMnO₄ è inorganico o meno.

KMnO₄ è un composto inorganico puro perché è costituito solo da atomi di K, Mn e O, non vi è alcuna parte di idrocarburi presente all'interno della molecola. La parte idrocarburica è composta solo da atomi di C e H e non sarà presente nessun altro elemento ma a differenza del KMnO₄ c'è un altro elemento presente tranne C e H.

Non sempre la molecola organica contiene solo C e H, contiene O, N, S e alogeno come eteroatomi, ma deve essere presente una parte di idrocarburi in cui C e H creano un legame diretto.

Conclusione

Il permanganato di potassio è un forte agente ossidante e può essere ossidato con molta funzionalità organica, per questo motivo può essere utilizzato in molte sintesi organiche. È usato in chimica analitica come redox titolazione e la determinazione della forza dell'acido ossalico KMnO₄ viene utilizzato e qui funge da auto-indicatore.

Maggiori informazioni sulla seguente struttura e caratteristiche

Biswarup Chandra Dey

Ciao……Sono Biswarup Chandra Dey, ho completato il mio Master in Chimica presso l'Università Centrale del Punjab. La mia area di specializzazione è la Chimica Inorganica. La chimica non è solo leggere riga per riga e memorizzare, è un concetto da comprendere in modo semplice e qui condivido con voi il concetto di chimica che imparo perché vale la pena condividere la conoscenza.